变电站谐波治理方法探讨

侯超群　张继红

摘 要：在电力系统中，谐波的含量与电能的质量息息相关，谐波源所产生的谐波会对电力系统的安全稳定造成威胁，导致电网中电能的质量受到影响。因此，对谐波污染的现象进行治理是非常有必要的。本文通过阐述变电站谐波的产生以及危害，结合实际情况进行分析，并提出切实可行的治理方法，从而有效处理变电站谐波的污染现象。

关键词：电力系统;变电站;谐波;治理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.24.083

1 前言

近年来，电力电子技术在电气设备中得到了广泛的应用，正是因为它的非线性负荷在电网中的使用不断在增长，这就给电网带来了谐波污染，进而引起了电压波动和闪变等电能质量的问题。在这种情况下，电网的安全稳定以及经济运行就受到了严重的威胁。在电网谐波污染越来越严重的实际情况下，我们应当探讨出一个能够有效的解决供电安全可靠性以及供电质量问题的方案。因此，综合治理变电器系统中的谐波污染足够引起我们的重视。

2 谐波造成的不良影响

谐波的定义：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。在变电器系统中，非线性用电设备是最主要的谐波源。在人们的生活中，非线性用电设备随处可见，各种家用电器都是非线性用电设备，各种电力电子装置也都是非线性用电设备。谐波电流有很多方面都会对变电器系统产生较大的危害，所以为了避免这些危害的发生，我们必须解决谐波电流产生的隐患。

（1）谐波会造成电网产生额外的损耗。谐波还会造成电网中的供电线路以及电气设备产生一些不必要的额外损耗。这都是因为线路中的频率的增加会导致电阻增大，当电路中有谐波经过后，基波电流时的有功损耗就会小于谐波流过电路的有功损耗，从而产生额外损耗，阻碍了输电效率提升。不仅如此，谐波还会造成电力设备的温度不断升高，导致电力设备不能持续稳定的运行，从而引起设备的损坏。

（2）谐波电流对并联电容器的影响应该引起重视。增加电容器损耗、增加无功输出以及引起谐波过电压或过电流是谐波电流对并联电容器造成的主要影响。由于谐波使电容器产生了谐振，这些现象都会使电容器过热，进而损坏电容器。

不仅如此，产生的谐振还可能会将谐波电流放大了很多倍，而一旦通过设备的电流增大，超过了电容器以及相关的电抗器所能承受的电流大小，就会造成设备的烧毁。

（3）谐波导致电力设备出错。因为谐波会导致仪器表数据产生误差。谐波的产生会干扰通信系统的正常运行，给用户的日常造成严重的影响。即使干扰程度较低，通信系统也会出现通信质量下降的问题，而一旦干扰的程度较高的话，通信系统就将会无法正常工作。

3 变电站谐波治理的方法

许多科学技术人员长期致力于电力系统谐波治理方面的研究，现在产生了很多种能够降低谐波影响的技术方法。而目前电力系统使用最广泛的方法就是采用各种滤波器来降低谐波所产生的影响。变电器系统中，用来降低谐波影响的滤波器可以分为有源型滤波装置和无源型滤波装置两种。

（1）有源型滤波装置。有源型滤波装置其实是将谐波源发出的谐波经过一系列的处理后，在谐波源进入如网点前，要将谐波完整的复制，在波型相差180°相位的同时，同样导致结果就会导致复制前后两种谐波的幅值完全相同，所以滤波器会抵消原来的谐波，纯净的基础波段电流就会保留下来。当然这样处理的过程也存在缺点，由硬件、以及资金、能耗的限制，会影响这项技术的实际使用范围。可能在大功率溶剂的环境下不可取。

（2）无源型滤波装置。无源型滤波装置是一个谐振滤波支路，这个支路是由滤波电容器和电抗器串联构成的。在无源型滤波装置当中，滤波装置的属性会随着谐振频率的变化而变得相匹配。无源型滤波装置的工作原理是给谐波电流提供一个低阻抗的旁路通道，将相应频率的谐波电流进行分流来减少流入电网的谐波电流。无源滤波装置又被称为谐波治理兼无功补偿装置（FC），是因为无源滤波器能够有效吸收谐波，还可在基波下可以补偿无功，是当前应用较多的谐波治理装置。

4 对滤波装置保护的分析

无源型滤波装置是当线路没有阻抗或者阻抗较小时对谐波分流，为了达到理想的滤波效果，就要分析无源型滤波装置的工作机制。我们都知道，电网传输谐波阻抗会影响到该设备，当系统谐波阻抗不在正常范围之内时，滤波的效果就会不理想。不仅如此，电网阻抗和滤波支路相似的阻抗还有可能发生谐振。

调谐电路由很多设备器件构成，这些器件不完全是线性器件，电网能否正常运行会受到非线性器件的严重影响。因此，为了保护主电网，保护性检查每一条调谐电路是十分必要的。当电流浪涌突然发生时，所用的保护设备要求其受到干扰时依然保持稳定运行，在特殊情况下，过大的瞬态电流用压敏电阻器来抑制。而浪涌电流是电容器工作时所引起的连锁反应，同时会产生过电压，因此控制电容器的安装方位及其型号的选择十分重要。再者，为保证设备长期在过电流的环境下不受影响，高效的确保装置安全，保护装置应该具备应对一切的突发转变情况的功能。从设备成本考虑，制造保护装置应符合广大民众的经济状况，还应让装置拥有较长的使用周期。为了确保电网的谐振频率不同于出现的谐波频率，配置谐波滤除装置时要特别考虑电抗器和电容器的规格，当电网中出现的谐波频率接近于电网谐振频率时，就会有放大过电流产生，导致的干扰就会严重损耗电网元件。这样非线性元件所并联的支路中流入其产生的谐波电流时，就会会产生过电压，进而影响电网的正常运行。

5 结语

我国的可持续发展以及生態平衡严重的受到了谐波的影响，在科学技术日益发达的发展环境下，我国要掌握更加成熟的谐波治理技术，有效治理好变电器系统的谐波污染现象，使变电器系统能够更加安全稳定的运行，使电力系统成为我国经济发展更稳定的重要推力。

参考文献：

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[2]《钢铁企业电力设计手册》编委会.钢铁企业电力设计手册[M].冶金工业出版社，1996（01）.

[3]李炜，陈剑.220kV公坪变电站谐波治理的研究[J].中国国际供电会议，2008.

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